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[求助] 漫谈统一场论(1)

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henryharry2 发表于 2012-8-1 12:35:55 | 显示全部楼层

生命是什么

 
很显然,大自然如此偏爱量子生命有其逻辑上的必然性。我们的宇宙本身似乎就是一个量子生命,讽刺的是,作为大爆炸理论最直接证据的哈勃红移也可以用来说明宇宙是量子生命的观点。逻辑的根源在于哥德尔定理,哥德尔定理说:任何形式系统中都存在不可判定的命题。任何(无论有多么严密的)语言产生的是一个递归可枚举集,而可判定(可计算)集合是递归集。

通俗地来讲,就是任何语言都会产生一大堆垃圾。我们认为,大自然是不会制造垃圾的(据我们所知,宇宙中唯一会制造垃圾、并且喜欢制造垃圾的动物是人类)。如何去掉递归可枚举集中那些没有意义的东西,而只产生递归集呢?办法就是引入对偶的集合,并且主动地湮灭自己,其实Maxwell方程反映的正是这一逻辑,电场主动湮灭自己转换成对偶的磁场。换句话说,只有“轮回”才能“不朽”,这就是宇宙拥有自旋的原因,只有自旋才能够轮回,从宇宙的大尺度结构上我们确实看出了自旋的迹象,但小尺度上的轮回情况又如何呢?

利用极矢量与轴矢量的对偶性我们大体上可以解决千禧年七大难题之一——质量隙问题,这里又牵出了其中的另一大难题——NP完全问题。我们知道,恒星在不断地抛出物质,这些抛出的物质来到了地球,我们知道它们是轮回的。但白矮星、中子星、黑洞等也能够轮回吗?不得而知。但白矮星有时候确实会将自己炸的粉碎,即所谓的“完全性爆炸”。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-3 14:04:53 | 显示全部楼层

物理学的半壁江山

 
二十一世纪初的物理学可谓是满天乌云,在这满天的乌云下面隐藏着物理学的半壁江山。

那么这半壁江山到底藏在哪里呢?与牛顿和爱因斯坦时代完全不同了,现在有全世界成千上万个训练有素、装备精良的优秀团队在进行着这方面的研究。他们得到了大量的实验数据,并且提出了很多理论,其中有些理论已经离终极目标不远了。这就好像是第一次登山的登山团队已经看到了珠穆朗玛峰顶,但是面前的第二台阶拦住了去路,人们一时间手足无措。

很多理论其实离目标已经不远,所欠缺的只是画龙点睛之笔。那么这画龙点睛之笔是什么呢?我们发现其实很简单:轴磁场。我们又要循着法拉第和Maxwell之路重走一遍,只是法拉第和Maxwell发现的电场-磁场的对偶关系适用于电磁场,我们发现的对偶性适合于引力场。我们将爱因斯坦的场强张量拆成了两部分:引力电和引力磁部分。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-3 14:28:55 | 显示全部楼层

暗物质和暗能量的本性

 
我们已经发现,冷暗物质应该就是轴矢量的自由夸克。另一方面,我们发现,我们的宇宙应该是一个自旋为1/2的超级费米子。证据来自原子核物理,假如同位旋SU(2)群就是轴磁场的SU(2)群,那么我们就可以构造出强相互作用中的M-理论,将强相互作用的各个流派统一起来。在强相互作用中轴磁场还有另外一个作用,那就是给出核子的自旋。

我们知道,质子的自旋危机由来已久,用轴磁场就可以解决质子的自旋起源问题。我们发现,在宇宙中,起到强相互作用中轴磁场作用的,恰好是暗物质引起的引力磁效应。同质子自旋的起源一样,也是因为宇宙的自旋为1/2,所以需要暗物质。你可能会觉得很有趣,宇宙最大尺度上的现象与最小尺度上的核子如此相似,这其实很自然:因为她们都是量子生命!

那么宇宙为什么需要暗能量呢?这同质量起源有密切关系。我们要先从爱因斯坦第二方程说起,爱因斯坦第二方程是:M=E/c[sup]2[/sup]。我们知道,核子是由无质量的夸克和无质量的胶子构成的,那么核子的质量从何而来呢?是从爱因斯坦第二方程给出的,夸克和胶子的能量总和加在一起构成了一个总能量,这个总能量就是核子的质量。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-3 14:54:16 | 显示全部楼层

暗物质和暗能量的本性

 
Wilczek等人已经通过格点QCD和超级计算机计算出了核子质量的90%。我们也已经理解了夸克禁闭的原理,但是核子不光能够禁闭夸克,还禁闭了胶子。胶子为何也禁闭呢?当然不能通过“蛮力”来让胶子禁闭,但胶子也负责产生出核子的质量,这样,确实有一种办法能让胶子禁闭,那就是让胶子产生红移,这恰好对应的是宇宙学中的哈勃红移。我们看到从轴矢量场的角度,核子中也有类似于暗物质和暗能量的成分存在,不是别的,正是夸克和胶子的轴矢量部分。所以说,哈勃红移并不是宇宙大爆炸的结果,而是宇宙有质量的结果。

我们可以从“神学”角度来理解宇宙,假如宇宙是Almighty上帝创造的,那么上帝一定很辛苦,上帝为什么要将自己辛苦创造的产品,再让它不断地膨胀最终而毁灭呢?我们认为上帝一定是大慈大悲的观世音菩萨。那么结果只有一个,我们的理论是正确的,大爆炸理论是不对的。我们的理论从另外一个角度得到了超弦理论发展历程中同样的结果,如超对称等。

不过我们并不能拯救弦理论,拯救弦理论还要靠弦理论家自己。我们要先从弦理论“最伟大的发现”——黑洞没有质量——说起。我们虽然不知道怎样将白矮星或中子星量子化,不过我们却发现黑洞是量子化的——黑洞的自旋是1/2——原因和上述暗物质和暗能量的原理一样。黑洞本身就是暗物质,假如只允许黑洞以自然的方式禁闭光子,那么黑洞就是自旋1/2。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-5 13:45:34 | 显示全部楼层

动态重正化

 
我们知道,按照Prigogine的观点,为了统一引力和热力,最好用动态重正化来重新表述引力。因为热力可以看作一个Markov过程,有“忘记”历史的倾向;另一方面,松原函数是以2为周期的虚时间。动态重正化可以“忘记”历史,另外可以建立周期2。事实上,宇宙的大尺度结构已经证明用动态重正化是最好的办法,例如银河系为什么形成螺旋结构?牛顿引力无法解释。太阳的轨道其实是一个动态重正化流,这样才可以导致银河系形成螺旋结构。

动态重正化让我们推导出一个令人惊讶的结论——我们的宇宙有自旋。为此我们要从路径积分和Feynamn的吸收体理论谈起,当然这两种方法都是Feynman发明的,但前一种方法已经成为了极矢量量子场论的核心;后一种方法到目前为止没有引起太多人兴趣,事实上,费曼本人更喜欢后一种方法,例如Feynman的诺贝尔讲演主要讲述的就是后一种方法。

费曼对极矢量量子场论的无穷大非常不满,试图用吸收体理论来消除无穷大,但Feynman并没有成功,为此Feynman感到很郁闷。当然,利用极矢量与轴矢量的对偶性,我们已经发现Feynman的问题出在哪里了,那就是我们不能将费米子当成点粒子,对于这一点,用核子和宇宙作为例子说明是比较好的,因为显然核子和宇宙都不是点粒子。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-5 14:04:58 | 显示全部楼层

宇宙的自旋

 
按照路径积分,正能态按顺时间方向前进,负能态按逆时间方向前进。假如我们将电子当成点粒子,那么Feynman的这种观点不会有什么问题。可是,当一个粒子不是点粒子时,例如宇宙,就会有问题了。如果同时我们用轴矢量方法来量子化(即Feynman的吸收体理论),光子在宇宙中传播是需要时间的,这时我们就有两种看待时间的方法——实时间和虚时间。

我们发现,轴矢量的时间必须与极矢量的某个时间结合,必须选择对称性之一,也就是发生了对称性破缺。对于宇宙而言,这就意味着宇宙有了自旋。其实你可以通过中子来证实这一点,中子所带的电荷静值为零,按照Dirac理论,中子不应该有自旋。可是按照我们的观点,中子应该带有自旋,这正是由于轴矢量的时间轴与极矢量的时间相结合形成的自旋。事实上,我们认为这可能正是流代数和极矢量量子场论中出现“反常”的微观原因。

另一方面,Feynman的吸收体认为,例如考虑正电子和负电子相互作用,正能态的波和负能态的波由相反的方向发出。可是根据轴矢量的观点,这两个波最好是从正电子和负电子的中点发出,当然对于两个粒子而言,由中点发出和由两端的粒子发出并没有太大区别;可是,对于整个宇宙而言,显然从中点发出的观点就更加合理的(这相当于整个宇宙的质心)。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-5 14:25:00 | 显示全部楼层

大爆炸理论

 
可以看出,这种认为相互作用的规范玻色子是从中点发出的观点与宇宙大爆炸理论是相容的。所以我们的理论没有否定大爆炸理论,但我们认为大爆炸理论做的太过了,不是从一个实的时间轴上爆发出来,而是从一个虚的时间轴上爆发出来。几个宇宙学难题也迎刃而解了。

大爆炸理论最大的两个问题,一是精细调节问题,二是宇宙巧合问题。所谓精细调节问题是,用大爆炸理论计算出的凝聚能量密度比实际观测到的数值大10的120次方个数量级(实际上,Penrose用熵的办法计算出来的还要更恐怖,详见Penrose的著作),用超对称可以使这一数字减少到10的60次方量级,但与观测数据相比,仍然属于天文数字,没有人会相信。用动态重正化方法(实际上动态重正化隐含了超对称),我们需要的物质密度可以与观测值相符。

所谓宇宙巧合问题,是指为什么现在观测到的暗物质和暗能量在同一量级;照理说,假如暗物质和暗能量有不同的性质,服从不同的物理定律,那么经过了140亿年的发展,暗物质和暗能量早就有了天壤之别。很明显,用动态重正化也可以轻松地解决宇宙巧合问题,事实上,暗物质和暗能量不过的同一种物质的两个不同方面。我们还可以解决大爆炸理论的第三个难题,就是为什么粒子和反粒子不对称的问题,那是因为轴矢量必须选择一种极矢量的对称性,要么跟随正能态,要么跟随负能态,这就导致了正、反粒子对称性的破缺。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-8 11:37:41 | 显示全部楼层

Fermi-吴大猷理论

 
轴矢量的量子化方法与薛定谔方程在数学上是相容的。考虑一个闭合的圈,沿闭合圈运动一周相当于相速度,沿圈的一点移动到下一点相当于群速度。量子力学认为,相速度乘群速度等于光速的平方。但我们发现与薛定谔方程之间一个有趣然而可能至关重要的区别,在轴矢量物理中,确实有以太存在,但这种以太显然是按照辩证唯物主义所说的那样客观存在的。这一点之所以无比重要的原因是,极矢量物理总是认为以太是真空的一种属性;现在我们看到极矢量的以太和轴矢量的以太存在一一对应关系,所以这可以解决量子场论的基本问题。

虽然是我们发现的等效原理的量子表述,但其实这种原理在量子物理学界已经存在很久了,只是一直没有人仔细想过。等效原理的量子表述相当于量子力学中的Fermi-吴大猷理论。

传统上人们计算量子多体问题时,喜欢用库仑屏蔽模型(即Thomas-Fermi近似,这也是Fermi提出的),最初由Fermi提出应该用离心势垒模型代替屏蔽库仑模型,后来原子核壳模型的提出者Mayer用Fermi方法计算了多电子原子。吴大猷进一步发展了Fermi的方法。Fermi-吴大猷方法与实验相符,并且比屏蔽库仑模型更加简单,也容易理解。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-8 11:56:02 | 显示全部楼层

Fermi-吴大猷理论

 
Fermi-吴大猷理论可以解释原子物理中的许多现象,例如量子亏损问题,离心势垒效应以及共振现象。详细的情况可以参见唐纳德所著的《高激发原子》一书。很明显,Fermi所说的离心势与爱因斯坦-薛定谔对偶性是等价的。但我们的方法不仅能够用于原子物理领域,而且能够用于对宇宙中很多现象的理解上,宏观量子化现象似乎在宇宙中无处不在。

以喷流为例,喷流中当然有以太的存在,因为喷出的物质本身就是这种轴矢量的以太。另外,根据等效原理的量子表述,还有元激发的存在。元激发类似于Landau的声子,但Landau声子仅在超过临界速度时才会被激发,所以轴矢量的声子也有点像超导中的声子;它们的虚声子,对于维持喷流的稳定性起到不可或缺的作用。因此,如果我们将喷流当成量子化的,类似于液体而不是气体就很容易回答类星体及新生恒星的喷流高度准直的秘密。

人们通常用地球上的方法来理解粒子加速问题,粒子通常通过磁场加速,磁场是长程力。核力的能量通常为MeV量级,电磁力的能量(例如原子)通常是eV量级,因此核力的效率是电磁力的1百万倍。但是人们为什么不用核力来构造加速器呢?那是因为核力是短程力。如果我们将核力的有效性与电磁力的长程性结合在一起不就可以了么?
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-8-8 12:18:54 | 显示全部楼层

轴矢量物理

 
我们认为,大自然有时可能真的会造出一个无比强大的加速器来。其实核力与磁场的物理基础都是轴矢量,从量子力学上这一点看得很清楚,量子力学认为,磁性或者由角动量或者由自旋产生,而无论角动量或是自旋都是轴矢量。量子力学一直忽视的一个问题是,同位旋SU(2)对称性其实是轴磁场的SU(2)对称性,这样磁性的发机电有时会与强相互作用结合。

用轴矢量考察磁性有一点好处。在磁性这个问题上,极矢量有时是隐藏的对称性,而轴矢量的对称性确是一直存在的。以原子核为例,中子-中子、质子-中子、质子-质子之间都会有同位旋对称性(也就是轴磁对称性)。但原子核整体(例如偶偶核)有时不表现出磁性(实际上相当于反铁磁性),有时又会(例如偶-奇或奇-偶核)表现出磁性(这相当于铁磁性)。

显然,在地球的低能环境下,铁磁性和核力永远也不可能直接结合。既然磁性和核力的“以太”都是轴矢量,那么在宇宙中的强引力场附近它们就有可能结合。我们认为,在黑洞附近,大自然就有可能制造出一个无比强大的加速器。因为在黑洞附近,轴磁场有可能会凝聚(正如类星体喷流所展示的那样),此时轴磁场会变成一种准长程力(而不是核力展示的短程性)。由于是直接用强力加速的,这种加速器的效率就比地球上的加速器高很多(至少1百万倍)。
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